UA140295U - Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню - Google Patents
Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню Download PDFInfo
- Publication number
- UA140295U UA140295U UAU201908598U UAU201908598U UA140295U UA 140295 U UA140295 U UA 140295U UA U201908598 U UAU201908598 U UA U201908598U UA U201908598 U UAU201908598 U UA U201908598U UA 140295 U UA140295 U UA 140295U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- power supply
- electrolyzer
- supply line
- hydrogen
- oxygen
- Prior art date
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню містить з'єднані між собою напівпровідникові випрямні прилади та електролізер з електродами, при цьому напівпровідникові випрямні прилади виконані з можливістю з'єднання з джерелом живлення, згідно з корисною моделлю вона додатково містить обхідну лінію байпас з нормально роз'єднаними контактами, як джерело живлення використовують лінію електропостачання трансформаторної підстанції, напівпровідникові випрямні прилади виконані з можливістю послідовного з'єднання з лінією електропостачання через нормально замкнуті контакти, а обхідна лінія байпас виконана з можливістю з'єднання з лінією електропостачання паралельно з напівпровідниковими випрямними приладами.
Description
Корисна модель належить до електротехніки, зокрема до систем електропостачання електролізерів для отримання кисню і водню, і може бути використана в промисловості, комунальному господарстві та паливно-енергетичному комплексі.
Електроліз є одним з основних способів промислового одержання водню і кисню.
Продуктивність великих промислових електролізерів складає до 750 м/год. водню і 375 м/год. кисню. Однак процес електролізу енергоємний: для отримання 1 м водню і 0,5 м кисню потрібно затратити від 4,0 до 6,0 кВт-год. електроенергії. Оскільки в промислових електролізерах для отримання водню і кисню вихід по току мало змінюється в процесі роботи, то питома витрата електроенергії визначається напругою на комірці. З ростом щільності струму напруга на комірці і, відповідно, питома витрата електроенергії постійного струму збільшуються.
На сучасних промислових біполярних електролізерах, що містять кілька сотень комірок, сила струму досягає 7500А. Тому такі установки розміщують, як правило, поблизу джерел дешевої гідроелектроенергії. Поряд з цим існує велика потреба в автономних електролізерах для отримання водню і кисню невеликої потужності на малих і середніх підприємствах, для яких гостро стоїть питання зниження витрат на електроенергію. Вирішення цього завдання знаходиться як в області удосконалення конструктивного виконання електролізерів невеликої потужності, так і пошуку інших методів зниження витрат на отримання водню і кисню.
Відома система електропостачання електролізера (патент КО Мо 43551, МПК (2000.01) С258 1/04, дата публікації 27.01.2005), що містить з'єднані між собою джерело живлення і електролізер. В якості джерела живлення використовують електрогенеруючий модуль, закріплений на дні водойми. Електролізер з'єднаний з електрогенеруючим модулем за допомогою електричного кабелю.
Недоліком відомої системи є обмежена область її застосування і достатньо висока вартість, обумовлені необхідністю встановлення електрогенеруючого модуля на дні водойми.
Відома система електропостачання електролізера (патент КО Мо 2031980, МПК (1995.01)
С258В 9/00, дата публікації 27.03.1995), що містить з'єднані між собою напівпровідникові випрямні прилади та електролізер з електродами. Електролізер виконаний проточного типу з однією або декількома комірками. Зовнішні і бічні стінки корпусу електролізера є монополярними електродами і виконані з можливістю з'єднання з джерелом живлення через
Зо силовий понижуючий трансформатор за нульовою або мостовою схемою. Напівпровідникові випрямні прилади закріплені на корпусі електролізера з можливістю охолодження повітрям і циркулюючим в електролізері рідким середовищем. Конструкція електролізера дозволяє трохи знизити витрату електроенергії при отриманні кисню і водню за рахунок зменшення витоків струму.
Відома система електропостачання електролізера (патент ША Мо 79719, МПК (2006) С25В 9/00, Сб258 11/00, Сб258 1/06, дата публікації 10.07.2007), що містить з'єднані між собою напівпровідникові випрямні прилади та електролізер з електродами. Електролізер виконаний у вигляді збірно-розбірного корпусу плоскої форми з розташованими в ньому анодної і катодної камерами з монополярними електродами, виконаними з можливістю з'єднання з джерелом живлення. У камерах між анодами і катодом встановлені додаткові електроди, які з'єднані між собою загальним провідником і виконаними з можливістю з'єднання з плюсовим і мінусовим висновками двох блоків джерела живлення. Другі кінці джерела живлення з'єднані з анодом і катодом. Один блок живлення подає стабілізовану постійну напругу, мінімально необхідну для виділення на аноді кисню, а другий подає стабілізовану постійну напругу, мінімально необхідну для виділення на катоді водню. Конструкція електролізера дозволяє трохи знизити витрату електроенергії при отриманні кисню і водню за рахунок оптимального вибору напруги і зменшення опору при розміщенні монополярних електродів на невеликій відстані від додаткових електродів.
Як найближчий аналог вибрана система електропостачання електролізера (опис до авторського свідоцтва Мо 1731880, МПК С258 21/12, дата публікації 07.05.1992), що містить з'єднані між собою джерело живлення, напівпровідникові випрямні прилади та електролізер з електродами. Джерело живлення з'єднано з електролізером через понижуючий трансформатор змінного струму і напівпровідникові випрямні прилади. Для зменшення витрати електроенергії і зниження обмеження по величині струму електролізер містить одну групу електрично з'єднаних однойменних електродів і другу групу з двох однойменних електродів. Кожен електрод другої групи з'єднаний з однією з клем вторинної обмотки трансформатора. Загальна точка з'єднання першої групи електродів через напівпровідникові випрямні прилади з'єднана з кожним електродом другої групи. Зазначена схема з'єднання електродів з джерелом живлення дозволяє перетворити змінний струм трансформатора в імпульси асиметричної форми між електродами і компенсувати постійну складову струму, обумовлену випрямляючою дією ванни між електродами і електролітом.
Загальним недоліком відомих систем електропостачання електролізерів є обмеження по величині струму і достатньо велика витрата електроенергії, обумовлені електропостачанням електролізера за допомогою паралельного підключення до джерела живлення, що істотно обмежує можливість їх використання на невеликих і середніх підприємствах, особливо в періоди пікових навантажень електромереж.
В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи електропостачання електролізера для отримання водню і кисню, що дозволяє розширити область їх застосування, зокрема, на невеликих і середніх підприємствах.
Технічний результат від реалізації поставленої задачі полягає в зниженні обмеження по величині струму і зменшенні витрат електроенергії при отриманні водню і кисню за рахунок іншого підключення до джерела живлення. Зазначений технічний результат забезпечується одночасно з підвищенням надійності і безпеки роботи електролізера та інших споживачів, підключених до лінії електропостачання, незалежно один від одного.
Поставлена задача вирішується тим, що в системі електропостачання електролізера для одержання кисню і водню, що містить з'єднані між собою напівпровідникові випрямні прилади та електролізер з електродами, при цьому напівпровідникові випрямні прилади виконані з можливістю з'єднання з джерелом живлення, згідно з корисною моделлю, вона додатково містить обхідну лінію байпас з нормально роз'єднаними контактами, як джерело живлення використовують лінію електропостачання трансформаторної підстанції, напівпровідникові випрямні прилади виконані з можливістю послідовного з'єднання з лінією електропостачання через нормально замкнуті контакти, а обхідна лінія байпас виконана з можливістю з'єднання з лінією електропостачання паралельно з напівпровідниковими випрямними приладами.
Сукупність суттєвих ознак заявленого технічного рішення дозволяє вирішити поставлену задачу. Зокрема, використання як джерело живлення лінії електропостачання трансформаторної підстанції і виконання напівпровідникових випрямних приладів з можливістю послідовного з'єднання зі згаданою лінією дозволяє за рахунок малого вхідного опору електролізера забезпечити його роботу без помітного зниження напруги для інших споживачів,
Зо підключених до лінії електропостачання. При цьому сила струму в будь-яких частинах ланцюга не змінюється і залежить від навантаження кінцевого споживача. Використання обхідної лінії байпас з нормально роз'єднаними контактами в поєднанні з підключенням до лінії електропостачання напівпровідникових випрямних приладів через нормально замкнуті контакти дозволяє забезпечити надійність і безпеку роботи електролізера та інших споживачів, підключених до лінії електропостачання, незалежно один від одного.
Суть заявленої системи електропостачання для отримання кисню і водню пояснюється представленою фігурою креслення, де показана схема системи на прикладі мостової схеми з'єднання електролізера з напівпровідниковими випрямними приладами.
Система складається з електролізера 1 з електродами 2 і 3, з'єднаних по мостовій схемі з напівпровідниковими випрямними приладами 4. Останні послідовно з'єднані з лінією електропостачання 5 трансформаторної підстанції (не показана) через нормально замкнуті контакти 6. Система містить також обхідну лінію байпаса 7 з нормально роз'єднаними контактами 8. Обхідна лінія байпаса 7 з'єднана з лінією електропостачання 5 паралельно з напівпровідниковими випрямними приладами 4. До згаданої лінії 5 послідовно підключений також щонайменше один основний споживач 9.
Лінія електропостачання 5 виконана у вигляді кабельної або повітряної лінії. Нормально замкнуті контакти б і нормально роз'єднані контакти 8 виконані з можливістю відключення напівпровідникових випрямних приладів 4 від лінії електропостачання 5 при струмовому перевантаженні або короткому замиканні електродів 2 і 3, а також для їх повного відключення при виконанні ремонтних або профілактичних робіт на електролізері 1. При цьому живлення інших споживачів на лінії електропостачання трансформаторної підстанції не відключається.
Система може також містити трансформаторні пристрої і засоби, призначені для забезпечення роботи електролізера 1, наприклад, для подачі електроліту, відведення водню і кисню, охолодження електродів, а також пристрої для згладжування пульсації в колі електролізера 1 і для забезпечення безперебійного електроживлення. Як напівпровідникові випрямні прилади 4 можуть бути передбачені діоди різної конструкції або керовані тиристори, а їх з'єднання з електролізером 1 може бути виконано по полумостовій або нульовий схемами.
Нормально замкнуті контакти б і нормально роз'єднані контакти 8 можуть бути виконані у вигляді автоматичних блоків керування з електромеханічними або електронними комутаційними бо пристроями (не показані).
Система працює наступним чином.
У коло лінії електропостачання 5 трансформаторної підстанції, з'єднаної з основним споживачем 9, через нормально замкнуті контакти 6 послідовно підключають напівпровідникові випрямні прилади 4 і по мостовій схемі з'єднують їх з електродами 2 і З електролізера 1.
Паралельно з напівпровідниковими випрямними приладами 4 підключають обхідну лінію байпаса 7. Включення системи здійснюють при замкнутому положенні контактів 6 і роз'єднаному положенні контактів 8. Після включення системи постійний струм надходить на електроди 2 і 3, після чого в електролізері 1 починається електрохімічна реакція, в результаті якої виробляються водень і кисень. Зазначені продукти відводять з електролізера 1 для зберігання і подальшого використання. Нормально замкнуті контакти б і нормально роз'єднані контакти 8 забезпечують надійність роботи і безпеку електролізерів та інших споживачів, підключених до лінії електропостачання, незалежно один від одного.
Заявлене технічне рішення може бути використано на малих і середніх підприємствах для забезпечення електропостачання електролізерів невеликої потужності, що забезпечують отримання кисню і водню для власних потреб незалежно від роботи інших споживачів, підключених до лінії електропостачання. При цьому за аналогічною схемою паралельно з електролізером до лінії електропостачання можуть бути підключені інші низькоомні пристрої і устаткування на підприємствах, наприклад гальванічні пристрої та системи опалення та вентиляції. Низькоомне навантаження може підключаться до лінії електропостачання як на змінному, так і постійному струмі.
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню, що містить з'єднані між собою напівпровідникові випрямні прилади та електролізер з електродами, при цьому напівпровідникові випрямні прилади виконані з можливістю з'єднання з джерелом живлення, яка відрізняється тим, що вона додатково містить обхідну лінію байпас з нормально роз'єднаними контактами, як джерело живлення використовують лиінію електропостачання трансформаторної підстанції, напівпровідникові випрямні прилади виконані з можливістю послідовного з'єднання з лінією електропостачання через нормально замкнуті контакти, а обхідна лінія байпас виконана з можливістю з'єднання з лінією електропостачання паралельно з напівпровідниковими випрямними приладами.В. 5 т х З х ї х . ве щі х г З Ка / ее: ШИ Й .со . о - . ї З ОК Я З і кн Ко жнноу З Ї Ех в У я як ї ОНЕУ ЗЕ: Ї / і х ; при ККУ Хелен Хддшккнно Хокннлишню
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201908598U UA140295U (uk) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201908598U UA140295U (uk) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA140295U true UA140295U (uk) | 2020-02-10 |
Family
ID=71117558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201908598U UA140295U (uk) | 2019-07-18 | 2019-07-18 | Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA140295U (uk) |
-
2019
- 2019-07-18 UA UAU201908598U patent/UA140295U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112803472A (zh) | 一种直流耦合制氢系统及其控制方法 | |
| CN105207258A (zh) | 一种光伏直流微电网能量协调控制装置 | |
| CN115552056A (zh) | 操作电解器的方法，执行该方法的连接电路、整流器和电解设备 | |
| US20060114642A1 (en) | Systems and methods for integrated VAR compensation and hydrogen production | |
| TW201315093A (zh) | 具有多重輸入之分享式電力系統 | |
| CN103608996A (zh) | 不间断电源系统 | |
| CN104113087A (zh) | 一种太阳能ups系统 | |
| CN110676917A (zh) | 充电系统及充电方法 | |
| Zhang et al. | Droop control of a bipolar dc microgrid for load sharing and voltage balancing | |
| CN113285108A (zh) | 一种串联式液流电池储能装置、储能系统及电力系统 | |
| US9525355B2 (en) | Direct current electric power systems and method of operating the same | |
| JP2022551402A (ja) | 電気化学的プロセスのためのシステム及び方法 | |
| Hou et al. | Communicationless power management strategy for the multiple DAB-based energy storage system in islanded DC microgrid | |
| CN111416383A (zh) | 抑制甲醇重整氢燃料电池并网自启动冲击电流的控制方法 | |
| CN113949054A (zh) | 电网自治系统及方法 | |
| RU2399140C1 (ru) | Устройство для электроснабжения подводного объекта с борта судна-носителя | |
| UA140295U (uk) | Система електропостачання електролізера для одержання кисню і водню | |
| CN111354966B (zh) | 全钒液流电池系统的储能单元以及提高储能单元直流侧电压的方法 | |
| Xia et al. | Efficiency enhancement for alkaline water electrolyzers directly driven by fluctuating PV power | |
| CN105281401A (zh) | 一种新型蓄电池化成充放电系统 | |
| Ramprabu et al. | Energy Management System based on Interleaved Landsman Converter using Hybrid Energy Sources | |
| CN109995127B (zh) | 一种光储电解电源系统及其控制方法 | |
| CA3207640A1 (en) | Power converter systems for electrolysis stacks | |
| RU2481691C1 (ru) | Статический преобразователь | |
| CN215988869U (zh) | 一种串联式液流电池储能装置、储能系统及电力系统 |